Badanie: SARS-CoV-2 modyfikuje kolec, aby uzyskać bardziej zakaźne i oporne warianty

Zespół badaczy z Duke Human Vaccine Institute wykazał np., że dzięki nabyciu mutacji w białku kolca, jeden z takich wariantów zyskał zdolność „przeskakiwania” z ludzi na norki i z powrotem. Inne warianty – w tym Alpha, który pojawił się po raz pierwszy w Wielkiej Brytanii, Beta, który pochodzi z Afryki Południowej czy Gamma, po raz pierwszy zidentyfikowany w Brazylii – niezależnie od siebie rozwinęły takie mutacje kolców, które zwiększyły ich zdolność do szybkiego rozprzestrzeniania się w populacjach ludzkich i opierały się niektórym przeciwciałom.

Badania nad koronawirusem

– Kolec na powierzchni wirusa SARS-CoV-2 pomaga mu przedostawać się do wnętrza komórek gospodarza – tłumaczy starsza autorka badania dr Priyamvada Acharya. – Zmiany w białku kolców determinują więc zakaźność wirusa, to, jak daleko i jak szybko się rozprzestrzenia – dodaje.

– Niektóre warianty kolca występują w różnych czasach i różnych miejscach na całym świecie, a powstały niezależnie od siebie. Aby zwyciężyć z pandemią, musimy zrozumieć mechanikę tych mutacji – dodaje.

Acharya i jej współpracownicy opracowali modele strukturalne do identyfikacji zmian w białku kolca. Za pomocą mikroskopii krioelektronowej mogli zwizualizować tę cząstkę na poziomie atomowym, a testy wiązania poszczególnych białek umożliwiły zespołowi odtworzenie działania prawdziwego wirusa. Następnie zespół wykorzystał analizę obliczeniową do zbudowania modeli pokazujących działające mechanizmy strukturalne.

– Budując szkielet kolca, mogliśmy zobaczyć, jak się on porusza i jak ten ruch zmienia się wraz z mutacjami – tłumaczy dr Rory Henderson, współautor publikacji. – Różne warianty kolców nie ruszają się w ten sam sposób, ale wykonują to samo zadanie. Warianty, które po raz pierwszy pojawiły się w Afryce Południowej i Brazylii, wykorzystują jeden mechanizm, podczas gdy wariant brytyjski i ten obecny u norek - inny”.

Eksperymenty pokazały jednak, że wszystkie nowe warianty - powstałe w wyniku mutacji białek kolca - wykazują zwiększoną zdolność do wiązania się z komórkami gospodarza, a w szczególności z receptorem ACE2. Te same mutacje przyczyniły się jednocześnie do powstania wirusów mniej podatnych na przeciwciała gospodarza, budząc obawy, że ciągła kumulacja mutacji kolców może zmniejszyć skuteczność obecnych szczepionek.

– Nasze badanie rzuciło światło na złożoność tego - podsumowują autorzy. - To zdumiewające, jak wiele różnych sposobów ma on na to, aby stawać się bardziej zakaźnym i inwazyjnym. Natura jest sprytna – dodają.